微生物矿化修复重金属污染土壤

以选矿厂附近土壤为研究对象,分析了土壤中交换态重金属含量,As、Pb、Cd、Zn和Cu的交换态浓度为14.01、4.95、0.64、33.46和12.95 mg/kg。基于生物矿化原理,利用碳酸盐矿化菌生长代谢过程产生的脲酶来分解底物尿素,产生碳酸根离子,固结重金属离子,使得土壤中活泼的重金属离子转变为碳酸盐矿物态,降低其危险。研究了温度、pH和重金属离子对酶活性的影响,发现环境30℃温度有利于促进酶活性;在弱酸性条件下,底物分解量减少15%;重金属离子在低浓度时对脲酶活性影响不大,浓度提高后对酶活性抑制作用没有加剧。将制备好的微生物矿化修复制剂喷洒于1 000 m2的污染土壤中,实验结果发现,土壤中交换态重金属离子含量在0～20 cm范围内明显减少,As、Pb、Cd、Zn和Cu的交换态浓度分别减少至2.37、1.25、0.31、16.67和3.42 mg/kg。     

川西亚高山云杉叶凋落物质量损失过程及土壤生物的作用

采用分解袋法,研究了川西亚高山云杉纯林与混交林叶凋落物的质量损失过程及土壤动物与微生物的作用。结果如下:(1)云杉叶凋落物分解过程中,土壤动物数量总体呈下降趋势,即土壤动物主要在分解前期发挥作用,其中,大型土壤动物早期以植食性的蛴螬为主,中期以捕食性的石蜈蚣为主,后期以腐食性的马陆为主;中小型土壤动物始终以螨类、跳虫和线虫为优势类群;相关分析表明线虫数量与云杉叶凋落物分解速率相关性最大,大型土壤动物次之。(2)云杉叶凋落物分解过程中,微生物数量总体呈上升趋势,即土壤微生物主要在分解后期发挥作用,进一步相关分析表明真菌数量与云杉叶凋落物分解速率相关性大于细菌和放线菌。(3)云杉纯林叶凋落物分解速率低于混交林,其中分解3、15、21、24个月时,纯林小孔径分解袋失重率分别为混交林的65.51%、95.73%、98.91%、94.8%,大孔径分解袋失重率分别为混交林的89.83%、92.95%、98.13%、97.13%,即,两类林分小孔径分解袋及凋落物分解前期失重率差异更为明显,表明凋落物分解速率既受底物质量的影响,也和参与分解的土壤生物有关,其中与线虫、大型土壤动物及真菌的数量相关性最大。     

固定化微生物制备技术及生物脱氮研究

利用载体经干燥后机械强度得到提高的特性,建立一种低胶体浓度固定化微生物制备技术:包埋剂为5.5%PVA、0.45%SA,固定液为饱和硼酸与0.6%硫酸铝的混合液,包菌量为0.4g/mL包埋剂。小球硬化24 h后洗净并放入30℃鼓风干燥箱干燥3.5 h后备用。制备出的固定化微生物氨氧化速率为24.3 mg/(L·h),相对活性为77.7%。     

秸秆还田对外源氮在土壤中转化及其微生物响应的影响

秸秆还田是农业生产上提高土壤肥力的重要措施,而秸秆中较高的碳氮比,使秸秆碳的利用率较低,温室气体排放较高,因此配施无机氮磷肥能够调控土壤中元素计量比,增加微生物活性和元素利用率,促进土壤肥力提升.本研究选择在模拟秸秆还田条件下,添加¹⁵ N标记的无机氮肥,研究不同养分肥料添加对土壤中外源氮转化与分配的影响,以及微生物响应特征.结果表明,秸秆添加增加了土壤和土壤溶液中铵态氮和总氮含量;秸秆与无机氮肥配施条件下,土壤中¹⁵ N-TN在100 d培养时期内基本保持在28~33 μg,¹⁵ N-NH₄⁺在前30 d培养时期内逐渐增加,而后逐渐降低;施P增加了土壤中¹⁵ N-TN和¹⁵ N-NH₄⁺的含量,却使土壤溶液中¹⁵ N量降低了28%.无机氮肥在土壤中的分配表明,¹⁵ N在土壤中的比例基本保持在52%~61%,磷肥的添加使¹⁵ N在土壤中的分配比例最大提高了16.5%,而土壤溶液中¹⁵ N的比例由第5 d的36%降低至100 d时30%,使外源¹⁵ N损失量减少了1.2倍.秸秆添加促进了微生物活性,显著提高了土壤MBN的量;而无机肥料的添加进一步促进了土壤微生物的活性,100 d培养实验后,秸秆与无机氮、磷肥同时添加使MBN增加到对照处理的2.0和2.2倍.磷肥添加促进了微生物对¹⁵ N的利用,使¹⁵ N-微生物生物量氮（¹⁵ N-MBN）的量比添加秸秆和氮肥处理的提高了1.5倍.对土壤氮转化酶活性（β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶,NAG）的研究结果表明,氮肥降低了土壤酶活性和底物亲和性,而氮磷肥同时添加时,酶活性较单加秸秆处理提高了48.1%.本研究可为深入了解稻田土壤生态系统氮循环、实现农田土壤肥力提升和温室气体减排提供理论依据.     

混作在黄土母质生土改良中的应用

以黄土母质生土为供试土壤,采用盆栽试验,研究小麦与3种豆科牧草及油菜混作对根际土壤生物活性及土壤营养的影响.结果表明,黄土母质生土混作较单作可显著促进根际土壤微生物的繁衍、酶活性及土壤营养的提高,且在混作根土系统中,三大微生物种群数量、多种土壤酶活性以及土壤N、P、有机质营养之间均存在显著或极显著的正向相关关系.4种混作处理以豌/麦根际土壤综合效应较好,可作为生土改良的首选混播作物.结果还显示,在小麦生长期内,混作根际微生物数量与酶活性及根际土壤营养均随生育进程呈前低—中高—后低的抛物线变化.研究为混作复合群体应用于黄土母质生土地改良提供了理论参考.图3表1参23     

北京市居家空气微生物污染特征

在北京市选取31户有1岁至10岁儿童的家庭进行空气微生物取样,系统研究了室内家庭空气微生物污染特征.结果表明,北京市居家环境空气微生物总浓度变化范围为269～13066 CFU·m-3,均值为2658 CFU· m-3,空气细菌浓度变化范围为47 ～ 12341 CFU·m-3,均值为1821 CFU·m-3,空气真菌浓度变化范围为62～3498 CFU·m-3,均值为837 CFU·m-3.空气细菌和真菌浓度百分比分别为61.0％和39.0％,细菌浓度明显高于真菌浓度.居家环境优势细菌属依次为微球菌属(Micrococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)和库克菌属(Kocuria),4属细菌百分比约占63.1％ ～70.9％,优势真菌属为青霉属(Penicillium)、枝孢属(Cladosporium)、曲霉属(Aspergillus)、链格孢属(Alternaria)和茎点霉属(Phoma),分别约占总数的36.0％、17.8％、9.3％、5.3％和3.6％.文中最后针对北京市居家环境空气微生物污染的现状及其来源,从宠物饲养、空调清理、室内外优良环境的保持及垃圾处理、室内花卉种植等方面提出了治理建议.     

乙草胺和莠去津对土壤微生物的影响及安全性评价

采用密闭法测定了乙草胺和莠去津对土壤微生物呼吸作用的影响，并对其使用的环境安全性进行了评价。结果表明，乙草胺和莠去津对土壤微生物基本无影响；它们对土壤微生物的安全性属于低毒级或无实际危害级农药。     

镉污染对红壤和潮土微生物的生态毒理效应

以土壤微生物生物量碳(Cmic)、土壤酶活性及微生物多样性为微生物学指标,以0.01mol·L-1CaCl2作为Cd有效态提取剂,以江西红壤和天津潮土为供试土壤,在室内25℃连续培养28d的条件下探讨了外源Cd对土壤微生物的生态毒理效应。结果表明:1)不同培养时间潮土CaCl2提取态Cd含量均显著低于红壤,潮土微生物受到Cd的抑制作用也明显小于红壤。2)各微生物指标的敏感性不同,并受土壤类型和培养时间的影响,其中,脱氢酶的敏感性强于脲酶,微生物功能多样性指标中BiologEco板上每孔的平均吸光值(AWCD)的敏感性强于Shannon指数;Cmic、脲酶、脱氢酶、AWCD和Shannon指数均在红壤中更为敏感。选取的5个微生物指标对Cd污染都有良好的响应,均可作为Cd污染土壤微生物生态毒理实验中的测试指标。在土壤酶指标中,可优先选取脱氢酶作为测试指标。3)Cd对Cmic、土壤酶、微生物功能多样性的抑制作用存在时间效应。14dCd对Cmic的抑制作用大于28d,而对脲酶和脱氢酶的抑制作用小于28d。建议Cd污染土壤微生物生态毒理实验中将培养时间设置为28d或适当延长。4)28d时,红壤中Cd对Cmic、脱氢酶、脲酶、AWCD、Shannon指数的EC10分别为1.31、0.26、0.93、0.08、22.71mg·kg-1,而在潮土中分别为1.97、0.69、13.12、0.09、>200mg·kg-1。     

中亚热带5种类型森林土壤微生物群落特征

采用PLFA(phospholipid fatty acids,磷脂脂肪酸)分析法研究江西省九连山国家级自然保护区杉木纯林、马尾松纯林、杉木阔叶混交林、马尾松阔叶混交林与天然常绿阔叶林的土壤微生物群落结构特征,探讨植被特征和土壤理化特征对土壤微生物群落的影响. 结果表明:①杉木阔叶混交林土壤细菌、放线菌和总微生物生物量最高,分别为7.77、1.74和18.21 nmol/g,而马尾松纯林均最低. ②针阔混交显著提高了土壤微生物生物量及其丰富度. 土壤微生物生物量及其丰富度均与土壤含水率、w(AN)(AN为有效氮)、w(TC)、w(TN)呈显著正相关(R为0.426~0.701),而与C/N〔w(TC)/w(TN)〕呈显著负相关(R分别为-0.447、-0.518). ③w(AN)对土壤微生物群落结构的解释率达55.8%. 尽管林下灌木、草本层生物量对土壤微生物生物量影响不大,但对微生物群落结构有一定影响,解释率分别为5.5%和6.3%. 灌草层丰富度与土壤微生物生物量及其丰富度呈显著正相关(R为0.369~0.452). 可见,阔叶树种和林下灌草层能够显著影响土壤微生物群落组成.      

一组高效稳定纤维素分解菌复合系MC1的筛选及功能

从4种堆肥样品中分别筛选出纤维素分解能力较强的4组混合菌,再以酸碱反应互补的原则重新优化组合并驯化成1组纤维素分解能力非常强而稳定的纤维素分解菌复合系MC1.100mL培养物在50℃静止培养72h,分别可分解0.48g滤纸、0.49g脱脂棉、0.19g麦秆和0.08g锯末.分解滤纸时,第24h CMC糖化力最高,为122.3U·mL^-在初始pH4～10的不同培养基上接种,均能把pH调到中性,最后稳定在8.0～8.5之间.在连续投放滤纸情况下纤维素分解能力稳定保持20d以上,其发酵液的pH在有滤纸时稳定在6.0～6.5之间,没有滤纸时稳定在8.0～8.5之间.